二维过渡金属硫化物热输运的分子动力学和第一性原理研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong583
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二维过渡金属硫化物由于其独特的光、电和热学性质以及在光电器件领域中的广泛应用前景得到极大的关注,但其热输运性质研究因实验测量的复杂性远远落后于其光电性质的研究,而二维TMDs热输运性质的研究对于理解微纳尺度下的物理性质和能量输运过程具有重要的科学意义,并可以为二维材料在光电子器件的应用提供重要物理依据。本文通过分子动力学计算了单层1T-ReS2和MoS2的面内热导率及其尺寸效应和温度效应,计算研究得出单层1T-ReS2在室温下的的热导率约为29W/m K,单层MoS2为92 W/m K,且两者在Zigzag和Armchair两个方向没有呈现各向异性。通过分析单层1T-ReS2和MoS2的声子色散关系得到了声子群速度和声子弛豫时间,并因此得到声子平均自由程。两种材料面内热导率的差异在于单层1T-ReS2的声子群速度和声子平均自由程都要比单层MoS2小40%左右。本文还利用分子动力学研究了1T-ReS2/MoS2异质结的热输运性质,单层1T-ReS2/MoS2异质结在室温下的面内热导率为57.7 W/m K,比1T-ReS2和MoS2的面内热导率的平均值62.3 W/m K要稍小,热导率降低的部分原因可能在于异质结界面之间的耦合作用阻挡了声子在面内方向的输运,而分子动力学计算得到1T-ReS2/MoS2的界面热导约为243 MW/m2K。此外,本文使用第一性原理计算方法研究了单层1T’-ReS2(1T扭曲相)的声子热输运,通过SLACK经验公式得到Re链方向的热导率和垂直Re链方向的热导率之间的各向异性比为1.3,与已报道实验测量结果相近,并且通过对黑磷热导率的计算验证了SLACK公式计算的准确性。从计算方法上来说,分子动力学计算依赖于经验势能,其绝对值往往不够准确,一般用于探索材料热输运性质随某个参量变化的趋势。第一性原理计算加玻尔兹曼输运方程的方法足够准确,但是其计算低对称二维材料所需要的计算成本高昂,SLACK公式计算依赖于晶格随温度的细微变化,计算结果对德拜温度非常敏感,更适用于热输运性质各向异性的定性分析或半定量分析。本文通过这几种方法计算二维TMDs材料的热导率,研究结果为低对称二维材料各向异性热输运的理论研究提供重要思路,也为新型二维TMDs材料(光)电子器件的能量输运和热管理提供关键的物理依据。
其他文献
<正>对于理论与实践来讲,只有将两者联系到一起才具有意义,否则理论变得空洞,实践不具备内涵。对于舞蹈实践来讲,科学且合理的舞蹈理论可以促进舞蹈实践向健康的方向发展,可
会议
通过测定不同杀菌条件下蒸面的微生物带菌量指标,并采用面条质构和面条拉伸试验方法评价其品质,从而得到速食蒸面的最佳杀菌工艺。结果表明,在100℃水浴加热杀菌45 min,蒸面
<正>R&D投入对于促进区域经济增长和竞争力提升具有关键作用。《杭州市科技创新"十三五"规划》明确提出,到2020年,"全社会研究与试验发展经费支出相当于生产总值的比重达到3.
目的调查苏州市吴江区农村土壤中铅、镉、铬的污染状况并进行生态风险评估。方法自2011-2016年,根据《土壤环境监测技术规范(HJ/T166-2004)》随机抽取8个乡镇120个行政村,采
农业作为对气候变化最敏感的产业之一,在未来气候变化的情况下,农业耗水比例过高严重制约区域社会经济发展和生态安全,降低农业水足迹是实现区域可持续发展的重要途径。针对
文章从纸质期刊面临的困境和纸质期刊的独特优势说明了纸质期刊存在的必然性和长期性,如何通过对纸质期刊的管理来让纸质期刊发挥自己的优势是每一个期刊人面临的挑战。
现代化战争中电子战作为新型的作战方式受到了越来越多的关注,雷达电子对抗是电子战的重要内容,摧毁雷达工作系统已成为电子对抗的主要作战目标。为了保证雷达处于有效工作状
二十世纪拉丁美洲发生了一系列的革命斗争,各种思潮不断涌现,在经历过殖民者漫长的压迫与外来文化的碰撞与融合,墨西哥艺术家根植于血液里对艺术敏感彻底展现出来,这期间涌现了许多著名的艺术家,其中弗朗西斯科·祖尼加的创作风格独树一帜,他以中美洲妇女为对象创作出了一大批令人动容的雕塑,他的雕塑充满了对人文的关怀,完美地展现了中美洲妇女的自尊、自信、豁达的精神面貌。弗朗西斯科·祖尼加的创作手法多样,石雕、青铜
中国历史绵延五千年,中医文化与巫文化则根植于这块土地,成为古代乃至当代中国传统文化中不可忽视的一部分。巫的基因潜藏于中医文化之中,既是其有别于西医的显著特点,又是掣
“江安县特色果品推广设计”是理论研究与设计实践结合并具有现代创造性反应的课题研究。契合国家“绿水青山就是金山银山”的发展理念,思考以江安县特色果品为代表的农业产